Geominas87

ESCUELA DE CIENCIAS DE LA TIERRA

ISSN: 0016-7975 / 1011-9965

Depósitos legales: pp196403BO252 / BO2021000115

VOLUMEN 50, N° 87 ABRIL 2022

Consejo editorial

José Herrero Noguerol

Rubén N. Zambrana M.

Universidad Nacional Siglo XX. Bolivia Fernando J. Martínez O.

Universidad de Chile. Chile Ramón G. Pérez V.

Universidad Tecnológica de La Habana José Anto- nio Echeverría. Cuba

Williams Méndez

Universidad Técnica de Manabí. Ecuador Jesús Ruíz Careaga

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.

México

Jean Pasquali

Universidad Central de Venezuela. Venezuela Shalimar Monasterio

Universidad del Zulia. Venezuela Marco T. Cardozo R.

Universidad Nacional Experimental de Guayana.

Venezuela Jesús Medina

Instituto Universitario Tecnológico del Estado Bolí- var. Venezuela

María Sindoni

Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas.

Venezuela

Ángel R. P. Paulo G. C.

Fundageominas. Venezuela

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ESCUELA DE CIENCIAS DE LA TIERRA UNIVERSIDAD DE ORIENTE

VENEZUELA

BOLETÍN N° 87 ABRIL 2022

COMISIÓN DE ARBITRAJE Raquel Alfaro Fernandois

(Universidad de Chile, Chile) Pío Callejas

(Instituto de Cerámica y Vidrio, España) Jesús Martínez Martínez

(Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, España) Joseph M. Mata Perello

(Universitat Politècnica de Catalunya, España) Enrique Orche García

(Universidad de Vigo, España) Juan Carlos Sánchez M.

(Panel Intergubernamental para el Cambio Climático, Venezuela)

Franco Urbani

(Escuela de Geología, Universidad Central de Venezuela)

Ángel Andara

(Universidad de Los Andes, Venezuela) René Pravia López (Universidad de Oriente, Venezuela)

Carlos Grús

(Universidad de Oriente, Venezuela) Iván J. Maza

(Universidad de Oriente, Venezuela) Julio Pérez

(Universidad de Oriente, Venezuela) David Pérez H.

(Consultor independiente, Venezuela) Alfonso Quaglia

(Inter-Rock, USA, LLC., Estados Unidos de América) Miguel Ángel Rivas

(Consultor independiente, Venezuela) Edixon Salazar

(Universidad de Oriente, Venezuela) Horacio Vera M.

(Universidad de Oriente, Venezuela) Hilmig Viloria

(Universidad de Oriente, Venezuela) COMISIÓN DIRECTIVA

Francisco Monteverde, Rosario Rivadulla, Víctor González, Bere- nice Sandoval, Dafni Echeverría, Rodolfo González

COMISIÓN ASESORA

Vicente Mendoza, Galo Yánez, Guillermo Tinoco M., Manuel Fu- nes A., Pedro Elías Lezama P.

Fotografía Joheno

Traducción Consejo editorial

Diagramación y digitalización Ángel R. P. Paulo G. C.

Portada

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Boletín GEOMINAS. Escuela de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Oriente. Campo universitario La Sabanita. Ciudad

Bolívar. Edo Bolívar. Venezuela.

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Depósitos Legales: pp 196403BO252 / BO2021000115 Edición fi nanciada por:

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EBSCO Latindex MIAR BIBLAT Revencyt

Fonacit PERIÓDICA Google Académico

1 Editorial

Ambiente/Environment/Meio ambiente

Consumo de agua en una receptoría de leche ubicada en Táchira-Venezuela.

Consumption of water in a milk reception facility located in Tachira-Venezuela.

Consumo de água em uma recepção de leite localizada em Táchira-Venezuela.

3

Impacto ambiental de las actividades turísticas en el parque nacional “Laguna de La Restinga”.

Environmental impact of tourist activities in the “Laguna de La Restinga” national park.

Impacto ambiental das atividades turísticas no parque nacional “Laguna de La Restin- ga”.

21

Inteligencia artificial/Artificial intelligence/Inteligência Artificial

El perceptrón simple para el control del comportamiento de hormigas robóticas capaces de generar y seguir un camino óptimo de feromonas.

The simple perceptron for behavioral control of robotic ants capable of generating and following an optimal pheromone path.

O perceptron simples para controlar o comportamento de formigas robóticas capazes de gerar e seguir um caminho ótimo de feromonas.

7

Agronomía/Agronomy/Agronomia

Comparación entre los diferentes polimorfos de lisozima Hwel en base a las interacciones intermoleculares.

Comparison between the different Hwel lysozyme polymorphs based on intermolecu- lar interactions.

Comparação entre os diferentes polimorfos lysozyme Hwel baseados em interações intermoleculares.

17

Panorámica ambiental/Environmental overview/Panorãmica am- biental

25

27

29

Contenido

Content/Sumário

Volumen 50, N° 87, abril 2022

1

Editorial

El Plan Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación 2005-2030 realizado para Venezuela y al que se ha nombrado: Construyendo un Futuro Sostenible muestra los siguientes objetivos estratégicos: promover la independencia científi ca y tecnológica, para construir un modelo endógeno de desarrollo ambientalmente sostenible; apoyar la inclusión social en ciencia y tecnología, a través de la cual se desarrollan políticas por y para los ciudadanos venezolanos; y para desarrollar recursos humanos, infraestructura científi ca y plataformas tecnológicas; pues bien, a juzgar por los datos que se pueden obtener del UNESCO Science Report de 2021, las estrategias que se han implementado en pro de lograr los objetivos del mencionado plan han sido un fracaso y es menester realizar un viraje en materia de ciencia, tecnología e innovación si es que se quiere que el país se enrumbe de manera sólida y sostenible en su recuperación, crecimiento y desarrollo.

En el mencionado reporte se expresa que Venezuela está experimentando una grave fuga de cerebros, con más de 3 millones de ciudadanos que emigraron a Colombia, Perú, Ecuador y Brasil en 2019, adicionalmente, en 2014 en Venezuela había alrede- dor de 12.850 investigadores y para 2019 sólo tenía unos 3 mil. También exponen que Gioconda San-Blas, quien presidió la Academia Venezolana de Ciencias Físicas, Ma- temáticas y Naturales, ha revelado que las principales universidades venezolanas han perdido alrededor del 45 % de su personal académico y que esto generó que la produc- ción científi ca del país cayera en picada de 1.695 a 1.091 publicaciones entre 2014 y 2019.

En el reporte se expone que hay estructuras de apoyo para científi cos refugiados y desplazados, las cuales funcionan en paralelo con estructuras de apoyo para científi cos y otros académicos que sufren persecución y que uno de esos programas, es el Scholar Rescue Fund del Instituto de Educación Internacional el cual ha apoyado a más de 880 académicos de 60 países desde su inicio en 2002 y que ha procesado un incremento de solicitudes cada año, solicitudes de venezolanos, se encuentran entre los cinco prime- ros. Las solicitudes de Camerún y Venezuela incluso se duplicaron entre 2018 y 2019.

Como se puede leer en el reporte, la producción científi ca en las principales revistas ha crecido en todos los países menos en Cuba y Venezuela.

Un aspecto positivo que se refl eja en el reporte es que Venezuela está entre los 20 países con mayor porcentaje de mujeres investigadoras, con 61 %, y se encuentra entre pocas naciones donde existe paridad de género entre los investigadores en ingeniería y tecnología (50,6 %), también revela el informe que en Ciencias naturales son 56,1 %, en Salud y bienestar (72,3 %), en Ciencias de la agricultura (59 %) y en Ciencias sociales y humanidades (66 %).

Asimismo se revela en el reporte que en 2015 el 64 % de los habitantes de Venezuela tenían acceso a la Internet, para ese año Venezuela era el 4to país de Latinoamérica con más población accediendo a la red, por debajo de Chile, Argentina y Uruguay, ahora bien, para 2019, aproximadamente el 64,3 % de la población tenía acceso a la red y el país había caído al puesto 10, por debajo de Chile, Costa Rica, Uruguay, República Do- minicana, Argentina, Brasil, México, Paraguay y Colombia. En la actualidad debe ser mucho peor puesto que el servicio desmejora día con día y no se notan esfuerzos reales para lograr mejorar esta situación.

En el reporte in comento se muestra que entre 2010 y 2016, Venezuela elevó su in- versión en investigación y desarrollo (GERD) como parte del producto interno bruto (PIB) desde 0,19 en 2010 a 0,69 en 2016, pero de ahí hasta el presente no hay datos, razón por la cual es lógico deducir que ese indicador debe haberse caído signifi cativa-

GEOMINAS, Vol. 50, N° 87, abril 2022

2 GEOMINAS, Vol. 50, N° 87, abril 2022

Editorial

Continuación...

mente, pues entre 2010 y 2016 hubo alzas y bajas y fueron reportadas. Posiblemente, la explicación de la caída que se infi ere se encuentre en el hecho que para 2016 el 93,4 % de los fondos que se estaban invirtiendo en investigación y desarrollo eran aportados por el gobierno y digan lo que digan los estatistas, ese gasto era insostenible, ahora bien, de cara al futuro, se debe retomar e implementar la idea de promover y ofrecer in- centivos para que la inversión en investigación, desarrollo e innovación se lleve a cabo con signifi cativa participación de los sectores no gubernamentales.

Venezuela se encuentran entre los pocos países del mundo que han visto una caída en el volumen de publicaciones científi cas desde 2011, según se desprende del reporte antes mencionado, cayendo desde 1.732 publicaciones en 2011 a 1.091 en 2019 (37 % menos), para 2011, sólo México, Argentina, Chile, Colombia y Cuba superaban a Vene- zuela en el contexto latinoamericano, para 2019, era superado por México, Argentina, Chile, Colombia, Ecuador, Perú, Cuba y Uruguay. Pudiera ser que el “desangramiento científi co” que ha sufrido Venezuela con nuestros investigadores desplazados en gran cantidad hacia Ecuador y Perú expliquen el notable incremento de ambos países desde 2015.

Entre 2017 y 2019 sólo el 3 % de las publicaciones científi cas generadas en Venezuela fueron sobre geociencias, compartiendo este nivel con Costa Rica, República Domini- cana y Guatemala, habiendo sido superados por El Salvador (6 %), Argentina y Bolivia (5 %), Nicaragua y Panamá (4 %). (UNESCO Science Report, 2021).

Para 2019 la cantidad de publicaciones científi cas por millón de habitantes de Ve- nezuela fue de 38, como se muestra en el citado reporte de la UNESCO, ocupando el puesto 13 de Latinoamérica donde destacan Chile con 633 (casi 17 veces más que Ve- nezuela), Uruguay con 465 (alrededor de 12 veces más que Venezuela) y Brasil con 352 (alrededor de 9 veces más que Venezuela).

Las 5 principales nacionalidades de los co-autores de los científi cos venezolanos en- tre 2017 y 2019 fueron estadounidenses (en 781 papers), colombianos (en 667 papers), ecua- torianos (en 571 papers), españoles en (506 papers) y brasileros (en 417 papers). (UNESCO Science Report, 2021).

Entre 2011 y 2019 las publicaciones científi cas de venezolanos sobre Inteligencia ar- tifi cial y robótica fueron inferiores a 7, sobre Biotecnología, inferiores a 12 y en materia de energía, descendieron de 75 a 32, todos estos datos obtenidos de UNESCO Science Report (2021); cabe destacar, que Venezuela ha sido tradicionalmente uno de los países más importantes del mundo en producción de petróleo y derivados y posee las reservas petrolíferas, conocidas, más grandes del mundo, sin embargo, por lo menos desde 2011, el nivel de producción científi ca en materia de energía ha sido muy bajo compa- rado con México, Colombia, Argentina, Chile y Ecuador.

Entre 2015 y 2019 Venezuela decayó en la obtención de patentes IP5, desde 75 a 44, cayendo desde el 6 puesto de Latinoamérica (sin incluir a Brasil) en 2015 hasta el 8vo puesto en 2019. (UNESCO Science Report, 2021).

Ni los discursos, ni centímetros de prensa, ni segundos de presencia audiovisual dentro de una estrategia de propaganda, lograrán que las tendencias expuestas se re- viertan, ahora bien, este es un aspecto sensible para que Venezuela transite por los caminos adecuados, es un aspecto profundamente cualitativo, así mundialmente se mida en forma cuantitativa, la ciencia, tecnología e innovación junto con la educación deben ser tomados en serio y medidos con indicadores de calidad por encima de los de cantidad, los países que así han estado abordando estas materias, son los que están logrando los mejores resultados y encabezan los índices de desarrollo humano que se miden anualmente.

3

1Ing°Amb° Libre ejercicio. Correo-e: [email protected]

2 Ing°Amb° Laboratorio de Investigación Ambiental y Desarrollo Sostenible - Universidad Nacional Experimental del Táchira. Correo-e: [email protected].

Palabras clave/Keywords/Palabras-chave:

Agua potable, água potável, consumo de agua, consumo de água, drinking water, indicador, Indicator, milk reception facility, recepção de leite, receptoría de leche, water consumption.

Ambiente Environment Meio ambiente

Consumo de agua en una receptoría de leche ubicada en Táchira-Venezuela

Consumption of water in a milk reception facility located in Tachira-Venezuela Consumo de água em uma recepção de leite localizada em Táchira-Venezuela

Luis Orozco¹ Marcos Cárdenas²

Resumen

El suministro de agua potable es in- dispensable para las empresas de alimentos, por cuanto su uso es in- sustituible en el procesamiento indus- trial, limpieza e higiene, y procesos de apoyo como generación de vapor.

No obstante, como cualquier recurso o materia prima, su uso debe hacerse de manera racional y responsable. En el presente estudio se evaluó el consu- mo de agua de una receptoría de leche ubicada en La Pedrera (Táchira-Vene- zuela). Para ello, se identificaron las instalaciones y actividades que utilizan agua, se cuantificó volumétricamente el consumo en jornadas diarias de tra- bajo y se analizaron dichos resultados.

Área de descanso y administración, lavado de vehículos cisternas e insta- laciones, termizador, laboratorio, entre otros, requieren suministro diario de agua en la receptoría. En promedio, se consumen 33.299 ± 5.100 l/jornada, lo cual representa una media de caudal de 0,80 ± 0,08 l/s y un indicador de 0,95 ± 0,14 l de agua/l de leche reci- bida. Según proyecciones realizadas, para la máxima capacidad de trabajo, se pueden consumir 171.000 l/jornada.

Se evidencia que la necesidad de ga- rantizar condiciones de higiene en los vehículos cisternas e instalaciones de la receptoría, entre otras actividades, consumen gran cantidad de agua, lo cual exige prácticas de uso responsa- ble del recurso.

Abstract

The supply of drinking water is indis- pensable for food companies, since its use is irreplaceable in industrial processing, cleaning and hygie- ne, and support processes such as steam generation. However, like any resource or raw material, its use must be made in a rational and responsi- ble manner. In the present study, wa- ter consumption in a milk reception facility located in La Pedrera (Táchi- ra-Venezuela) was evaluated. For this purpose, there were identified the facilities and activities that use water, it was quantified volumetrically the consumption in daily working days and those results were analyzed.

Rest and administration area, was- hing of cistern vehicles and facilities, thermizer, laboratory, among others, require daily water supply in the re- ception area. On average, 33,299 ± 5,100 l/ day are consumed, which re- presents an average flow rate of 0.80

± 0.08 l/s and an indicator of 0.95 ± 0.14 l of water/L of milk received. Ac- cording to projections made, for the maximum working capacity, 171,000 l/day can be consumed. It is evident that the need to guarantee hygienic conditions in cistern vehicles and reception facilities, among other ac- tivities, consume a large amount of water, which requires responsible use practices of the resource.

Resumo

O abastecimento de água potável é indispensável para as empresas ali- mentares, uma vez que a sua utilização é insubstituível no processamento in- dustrial, limpeza e higiene, e processos de apoio como a geração de vapor.

No entanto, como qualquer recurso ou matéria-prima, a sua utilização deve ser racional e responsável. Neste estudo, foi avaliado o consumo de água de um centro de recepção de leite localiza- do em La Pedrera (Táchira-Venezuela).

Para este efeito, foram identificadas as instalações e actividades que utilizam água, o consumo foi quantificado volu- metricamente em dias de trabalho diá- rio e os resultados foram analisados. A área de repouso e administração, lava- gem de veículos, tanques e instalações, termómetro, laboratório, entre outros, requerem um abastecimento diário de água na área de recepção. Em média, são consumidos 33.299 ± 5.100 l/dia, o que representa um caudal médio de 0,80 ± 0,08 l/s e um indicador de 0,95

± 0,14 l de água/l de leite recebido. De acordo com projecções, para a capa- cidade máxima de trabalho, podem ser consumidos 171.000 litros por dia. É evidente que a necessidade de garan- tir condições higiénicas nos veículos- cisterna e nas instalações de recepção, entre outras actividades, consome uma grande quantidade de água, o que re- quer uma utilização responsável do re- curso.

Este trabajo fue presentado en el:

GEOMINAS, Vol. 50, N° 87, abril 2022

4 GEOMINAS, Vol. 50, N° 87, abril 2022

Introducción

En la industria láctea el agua se utiliza, sobre todo, para la limpie- za de las instalaciones, equipos, cisternas y otros elementos que estén en contacto con la leche, lo cual garantiza la inocuidad.

Su uso permite la eliminación de restos de leche donde pueden proliferar microorganismos, así como el arrastre o enjuague de los diferentes productos de lim- pieza utilizados (Bylund, 1996).

Dentro de las diversas empresas de este rubro existen las recepto- rías o centros de recepción, las cuales son instalaciones que se encargan de recibir la leche cru- da, previa verificación de su ca- lidad, la termizan, conservan y almacenan apropiadamente para luego transportarla hasta la plan- ta procesadora. Las receptorías se ubican en zonas cercanas a los productores para facilitar el arribo de la leche (Bylund, 1996).

Esta investigación evaluó el con- sumo de agua en una receptoría de leche ubicada en La Pedrera (Táchira-Venezuela), lo cual pue- de servir para validar, mejorar y agregar estrategias de uso res- ponsable y sostenible del recur- so.

Metodología

El estudio se llevó a cabo en la receptoría de leche La Pedrera, ubicada en el municipio Liberta- dor, Táchira-Venezuela, la cual pertenece a la empresa Pasteu- rizadora Táchira C.A. La investi- gación se realizó en tres fases:

identificación de las áreas y ac- tividades que utilizan agua pota- ble, la cuantificación del consumo y el análisis de los datos recaba- dos. La cuantificación del consu- mo de agua se hizo durante una semana y de manera global de- bido a que no existían los puntos o condiciones para hacerlo por actividades o áreas. Para ello se midió el consumo en el tanque

de abastecimiento de la recepto- ría haciendo uso de la ecuación 1 y, posteriormente, se cuantificó el caudal de agua potable con la ecuación 2. También se determi- nó un indicador de consumo de agua en función de la lecha reci- bida, utilizándose la ecuación 3.

(Ec. 1)

(Ec. 2)

(Ec. 3)

Donde: LAC: litros de agua con- sumidos en la receptoría durante la jornada laboral (L); Lf: distancia vertical entre el borde superior del tanque de almacenamiento y el nivel del agua al finalizar la jornada laboral (cm); L0: distan- cia vertical entre el borde supe- rior del tanque y el nivel del agua al inicio de la jornada laboral (cm); DTA: diámetro del tanque (9,4 m); π: 3,14; QAC: caudal de agua consumida en la receptoría (L/s); tjor: duración de la jornada de trabajo (s); IACLR: indicador de litro de agua consumida por litro de leche recibida (LAC/LLR);

LAC: litros de agua consumida (L); LLR: litros de leche recibidos (L) (Orozco, 2020).

Resultados y análisis

El agua que se utiliza en la re- ceptoría proviene de un pozo ubi- cado dentro de las instalaciones;

para extraerla emplean una bom- ba sumergible. Inmediatamente el agua es puesta en contacto con cloro y se conduce a un tan- que australiano para su alma- cenamiento (capacidad de 55,5 m3). De allí el agua es conducida a un filtro de arena y enviada al tanque aéreo de 18.000 L de ca- pacidad. La calidad del líquido es continuamente monitoreada para garantizar que sus característi-

cas cumplan con los requisitos internos de la empresa estableci- dos en Departamento de Higiene y Saneamiento (2012).

Las áreas y actividades que utili- zan el agua son: zona de descan- so y administración (baños, coci- na y lavado de utensilios); recibo de leche (lavado de vehículos cisternas); termizador (intercam- biador de calor que posee purga permanente de agua); caldera;

lavados ácidos y alcalinos de los equipos y tuberías; enjuague y desinfección de equipos, con- ducciones y superficies; laborato- rio para monitoreo de calidad del agua potable y leche; almacén de químicos (de ocurrir algún de- rrame y si el producto permite su lavado con agua lo cual es poco común). Al respecto, centros de investigación indican que las actividades que más consumen agua dentro de la industria láctea son la limpieza y desinfección, generación de vapor y refrige- ración (tratamiento térmico) que representan de un 25-40 % del consumo total del agua (CAR/PL, 2020). Esta situación se observó en la Receptoría La Pedrera, por cuanto en el recibo de leche, ter- mizado, almacenaje y despacho de leche, son las áreas donde ocurren los consumos más ele- vados del líquido.

Adicionalmente, se constantó que en la receptoría se imple- mentan buenas prácticas de uso del agua, destacándose: limpieza in situ tipo CIP, uso de aire com- primido para eliminar parte de los restos de leche en las tuberías y equipos, empleo de mangueras presurizadas para la limpieza de los pisos; las cuales se corres- ponden con recomendaciones y medidas establecidas en COWI Consulting Engineers and Plan- ners AS, Denmark (2000).

Haciendo uso de las ecuacio- nes 1 y 2 se pudo determinar el volumen y caudal de agua potable utilizada en las instala- ciones. Asimismo, con la ecua- ción 3 se determinó un indica- dor de consumo de agua por

5 GEOMINAS, abril 2022

Consumo de agua en una receptoría de leche …

leche recibida. Los resultados se muestran en la tabla I.

El volumen promedio de agua potable que se utilizó en la receptoría fue de 33.299 l ± 5.100 para jorna- das de trabajo que inician a las 7:00 a. m. y duran 11 h y 26 min (en promedio), con base a lo mostra- do en la tabla I. Esto significa que diariamente se puede consumir un 60 % de la capacidad máxima del tanque de almacenamiento de agua; es decir, hay suficiente volumen para abastecer casi un día y medio de trabajo en condiciones promedio.

En cuanto al caudal de agua potable utilizada, la media fue de 0,80 ± 0,08 l/s. El valor máximo de caudal diario se encontró la fecha que más se re- cibió leche en la empresa (08/09/2016) y el mínimo coincide con el día de menor arribo (11/09/2016), lo cual hace notar una relación directamente propor- cial entre el gasto del agua y la cantidad de leche recibida. Esta situación tiene sentido que ocurra por cuanto mientras más leche arriba a la receptoría es porque: a) mayor cantidad de cisternas han ingresa- do y se consume más agua para su lavado interno y externo; b) más tiempo dura encendido el termi- zador y más agua se pierde en la purga; c) mayor frecuencia de vaciado de los silos de leche y de su respectiva limpieza humeda.

En otra receptoría láctea tachirense, se reportó un volumen de agua consumida y tiempo de duración de jornada laboral con los cuales se determinó un caudal de 0,68 l/s (Salcedo, 2010). Al compararse este último con el valor promedio en este estudio, se puede notar que es 17,64% superior. Esta dife- rencia se puede atribuir a la cantidad de cisternas y duración de la jornada laboral en ambas recepto- rías.

En cuanto al indicador de consumo de agua, la me- dia fue de 0,95 ± 0,14 LAC/LLR; es decir, en prome- dio, por cada litro de leche recibido en la receptoría se consumen 0,95 litros de agua potable. En Salce- do (2010) no se calculó un indicador relacionado al

consumo de agua, tampoco se indicó claramente la cantidad de leche que se recibió, pero sí refleja-

ron datos de la can- tidad y capacidad de cisternas. Con lo anterior y haciendo un promedio con los datos reportados en Salcedo (2010), el consumo de agua debería estar alre- dedor de 0,54 LAC/

LLR; es decir, me- nor al encontrado en La Pedrera. Es importante men- cionar que, en esta última, la tendencia ha sido la reducción de la cantidad de le- che recibida (por la contracción socioeconómica del país), lo cual requiere el lavado constante de los si- los, a pesar de almacenar menor volumen de agua;

al ser inversamente proporcial el indicador con res- pecto al volumen de leche, mientras menos ingrese más agua se usará unitariamente (por l de leche).

En el mismo orden de ideas, las industrias lácteas en general consumen entre 1,3 - 2,5 l de agua/kg de leche procesada, pero, si se tienen buenas prác- ticas, puede llegar a ser 0,8 – 1,0 l de agua/kg de leche (COWI Consulting Engineers and Planners AS, Denmark, 2000). Al utilizar el indicador hallado (LAC/LLR) y la densidad promedio de la leche de 1,03 kg/l (Departamento de Higiene y Saneamiento, 2016), es posible obtener como valor 0,92 LAC/kg de leche para la receptoría de la presente investi- gación.

En cuanto a la generación de aguas residuales, para un centro de recogida de leche un rango tí- pico oscila entre 0,5 a 2 litros de agua residual por litro de leche recibida (Andrades, 2008). También se reporta que para la industria láctea en general se oscila entre 1 a 2,5 l de agua residual por litro de leche procesada, pero con un intenso ahorro de agua se puede disminuir incluso hasta 1 el valor del indicador (Bylund, 1996). Bajo el supuesto de que el 100% del agua potable utilizada en la recepto- ría La Pedrera se vierta como efluente residual, se puede asumir que la descarga de aguas residuales sea 0,95 litros por cada litro de leche, lo cual esta- ría dentro de los rangos mencionados por los otros autores.

A pesar de resultar que los 0,95 LAC/LLR hallados en la receptoría se correspondan con un valor ha- bitual para el consumo de agua, la realidad obser- vada en campo permite afirmar que es posible que el gasto hídrico pueda ser menor si se implementan algunas medidas. Dentro de ellas se pueden des- Tabla I. Volumen, caudal e indicador de agua consumida en la receptoría.

LAC: litros de agua consumidos en la receptoría; QAC: caudal de agua consumida en la receptoría;

IACLR: indicador de litro de agua consumida por litro de leche recibida (LACR/LLR); LLR: litros de leche recibidos durante el día de medición (L)

6 GEOMINAS, Vol. 50, N° 87, abril 2022 tacar: a) limitar el lavado de los

vehículos cisternas solamente al tanque que transporta la leche;

es decir no limpiar la cabina, chá- sis y ruedas; y b) la conducción y reuso del agua que permanen- temente se purga del termizador.

Por otra parte, ante un escenario tan diverso en los últimos años y que se vislumbra incierto des- de el punto de vista productivo para las empresas radicadas en Venezuela, el indicador puede ser de utilidad para, entre otras cosas, proyectar el consumo de agua para distintos supuestos operativos en la receptoría. Para el caso de la capacidad instalada de 180.000 l de leche que tiene la receptoría y utilizando los 0,95 LAC/LLR ya calculados, se espe- ra tener un consumo máximo de 171.000 l de agua para una jor- nada de trabajo con estas carac- terísticas. Por el contrario, para una mínima recepción de 10.000 l de leche se esperarían consu- mir 9.500 l de agua. Tomando en cuenta el registro promedio de leche recibida para los años 2002 y 2003 de 62.100 l diarios (calculado a partir de la data suministrada por la empresa), se puede inferir un consumo de agua de unos 59.000 L, el cual puede considerarse el compor- tamiento en condiciones norma- les o comunes en la empresa, a diferencia de la menor cantidad de leche recibida al momento de realizar la investigación.

Las proyecciones realizadas per- miten que la gerencia y personal de la Receptoría La Pedrera pue- dan tomar decisiones para ase- gurar el suministro de agua en distintos escenarios. Por ejemplo, sería vital garantizar la extracción

de agua del pozo existente o au- mentar la envergadura de alma- cenamiento para situaciones que puedan significar arribo de leche diario hasta el tope de la capa- cidad de procesamiento. Asimis- mo, analizar si los equipos de filtración y desinfección para la potabilización y los tratamientos de aguas residuales existentes tienen capacidad para las distin- tas situaciones señaladas y to- mar las acciones apropiadas.

Conclusiones

Se cuantificó y evaluó el consu- mo de agua en la receptoría, el cual se debe, mayoritariamente, a las actividades de lavado de las instalaciones, equipos, cisternas y tratamiento de la leche (termi- zación); el gasto se encuentra dentro de los rangos habituales para este tipo de empresas. Sin embargo, se pueden implementar medidas que permitan disminuir el consumo hídrico, permitiendo un uso más racional, responsa- ble y sostenible. La determina- ción y uso de indicadores en esta temática resulta provechoso no solamente para medir y evaluar desempeño, sino también para proyectar distintos escenarios de producción donde resulta impres- cindible garantizar la calidad y cantidad de agua a utilizar.

Referencias

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Palabras clave/Keywords/Palabras-chave:

ANN, OCA, OCH, perceptron, perceptrón, RNA, robotic, robótica, metaheuristics, metaheurísticas.

Inteligencia artificial Artificial intelligence Inteligência Artificial

El perceptrón simple para el control del comportamiento de hormigas robóticas capaces de generar y seguir un camino óptimo de feromonas

The simple perceptron for behavioral control of robotic ants capable of generating and following an optimal pheromone path

O perceptron simples para controlar o comportamento de formigas robóticas capazes de gerar e seguir um caminho ótimo de feromonas

Manuel Vicente Centeno-Romero¹ Carlos Eduardo Gamardo Sánchez² José Feliciano Lockiby Agui- rre³ Armando Luis Anselmi Espín⁴

1 Lcdo°Mat°, Dr. Profesor, Universidad de Oriente (UDO). Correo-e: [email protected]; ² Lcdo°Inform° Profesor, UDO. Correo-e: [email protected]

3 Lcdo°Mat°, MSc. Profesor, UDO. Correo-e: [email protected]; ⁴ Lcdo°Mat°, MSc. Profesor, UDO. Correo-e: [email protected] Resumen

En esta investigación se complementan algunas falencias presentes en Párraga et al. (2013), tales como la falta de com- portamiento social entre agentes du- rante la generación óptima de caminos de feromona, para ello se demuestra la habilidad de las Redes Neuronales Ar- tificiales (RNA), tipo perceptrón simple, para el control del comportamiento de hormigas robóticas. Para la consecu- ción de esta meta, se requirió la elabo- ración de un producto software capaz de generar mundos virtuales, donde pudieran actuar los agentes inteligen- tes desarrollados. Para esto, se realizó el estudio de las principales caracterís- ticas conductistas de las hormigas al momento de realizar la consecución de caminos óptimos, que les lleve desde su hormiguero hasta alguna fuente de alimentación. Para llevar a cabo dicha emulación, se hizo uso del lenguaje de programación Java, para la construc- ción del conjunto de sensores que per- mitieron interactuar con el mundo ma- tricial de tamaño variable en el cual se desenvuelven las hormigas y a través de la metaheurísticas de Optimización por Colonia de Hormigas (OCH), se dotó al ente robótico generado de las principales características de dicho in- secto. Para el desarrollo de esta investi- gación, se hizo uso de una metodología híbrida, combinando las metodologías de Diseño Centrado en el Usuario (DCU) y la metodología, propuesta por Mariño y Primorac (2016), para el desa- rrollo de RNA supervisadas.

Abstract

This research complements some aspects not present in Párraga et al. (2013), such as the lack of social behavior among agents during the optimal generation of pheromone paths, for this the ability of Artificial Neural Networks (ANN) is demons- trated, Simple perceptron type, for the control of the behavior of robotic ants. In order to achieve this goal, the development of a software product capable of generating virtual worlds was required, where the intelligent agents developed could act. For this, the study of the main behavioral characteristics of the ants was per- formed at the time of achieving op- timal paths, which takes them from their anthill to some source of food.

To carry out this emulation, the Java programming language was used, for the construction of the set of sensors that allowed interacting with the matrix world of variable size in which the ants develop and through the Metaheuristics of Optimization by Colony of Ants (OCA), the gene- rated robotic entity was endowed with the main characteristics of said insect. For the development of this research, a hybrid methodology was used, combining the User Centered Design (UCD) methodologies and the methodology, proposed by Ma- riño and Primorac (2016), for the de- velopment of supervised ANNs.

Resumo

Esta investigação complementa al- gumas deficiências presentes em Párraga et al. (2013), como a falta de comportamento social entre agentes durante a geração ideal de caminhos de feromonas, para isso é demonstra- da a capacidade das Redes Neurais Artificiais (RNA), tipo perceptron sim- ples, para controlar o comportamento das formigas robóticas. Para atingir este objetivo, foi necessário desen- volver um produto de software capaz de gerar mundos virtuais, onde os agentes inteligentes desenvolvidos pudessem atuar. Para isso, o estudo das principais características com- portamentais das formigas foi realiza- do ao alcançar caminhos ideais, que as levam do formigueiro para alguma fonte de energia. Para realizar esta emulação, foi utilizada a linguagem de programação java, para a cons- trução do conjunto de sensores que permitiu interagir com o mundo matriz de dimensão variável em que se des- envolvem as formigas e através da metaeurística da Otimização pela Co- lónia de Formigas (OCF), a entidade robótica gerada foi dotada das princi- pais características do referido inseto.

Para o desenvolvimento desta inves- tigação foi utilizada uma metodologia híbrida, combinando as metodologias de Design Centrado no Utilizador (DCU) e a metodologia, proposta por Mariño e Primorac (2016), para o des- envolvimento de RNAs supervisiona- dos.

Este trabajo fue presentado en el:

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Introducción

Un modelo de neurona artificial para la construcción de RNA fue establecido por McCulloch y Pitts en 1943, que la represen- taron como una unidad simple de cálculo que emula las carac- terísticas y funcionamiento de la neurona biológica. Sin importar la información de entrada, la neuro- na lleva a cabo cálculos para pro- ducir una salida dependiente del estado de excitación que alcance la neurona, una vez procesados los datos de entrada. (Olabe, 2008).

La primera y más simple de las RNA es el Perceptrón, que clasi- fica conjuntos de valores lineal- mente separables. Su contribu- ción es la introducción de una regla de aprendizaje en la cual una neurona aprende a recono- cer patrones a través de un en- trenamiento recursivo y supervi- sado (Ponce, 2011).

La metaheurística de optimiza- ción basada en Colonias de Hor- migas (OCH), se apoya en una colonia de hormigas artificiales;

agentes computacionales sim- ples que trabajan en cooperativa y se comunican mediante un ras- tro de feromona artificial, en los que en cada iteración cada hor- miga construye una solución al problema, recorriendo un grafo, utilizando información heurística que mide la preferencia de una hormiga para avanzar a nodos adyacentes, esta información es invariable en todo el algoritmo. El rastro de feromona mide qué tan deseable puede ser para la hor- miga cada nodo adyacente, imi- tando el rastro de las hormigas naturales. Este rastro de feromo- na artificial cambia a medida que se ejecuta el algoritmo (Dorigo, 1992).

Álvarez (2011) muestra diferentes técnicas de reconocimiento de patrones realizables por medio de RNA, aplicables para llevar a cabo los rastreos de feromonas al construir caminos óptimos por

medio del algoritmo OCH. Cente- no y Salazar (2008) desarrollaron un sistema hormiga que estudia la resolución de problemas rea- les aplicando este algoritmo de optimización.

Se desarrolló un software capaz de generar una simbiosis entre RNA y OCH, que converge en la generación de agentes compu- tacionales similares a hormigas naturales capaces de concebir rastros óptimos en la búsqueda de soluciones dentro de grafos complejos, empleando técnicas de simulación.

Para ello, se hace uso de una RNA tipo perceptrón simple, que se comporta similar a como lo haría el cerebro de estos insec- tos, utilizando una única neurona artificial, que percibe y decodifica la información recibida por medio de sensores con los que interac- túa con el mundo que le envuel- ve, de esta forma, el ente se ve dotado en todo momento de in- formación, tal como: ubicación y rastro de feromona existente a su alrededor. Estos agentes robó- ticos son capaces de generar y rastrear un camino óptimo, o un camino bastante promisorio de feromona de forma cooperativa, que les lleve desde su hormigue- ro hasta una fuente de alimenta- ción indicada, haciendo uso de un algoritmo OCH para llevar a cabo la optimización de la bús- queda del camino más corto has- ta la fuente de alimento.

El algoritmo OCH es el encarga- do de enmarcar la conducta de los agentes computacionales; es decir, mientras que la RNA sirve como intérprete y decodificador de los diferentes estímulos ob- tenidos del mundo, el algoritmo OCH se encarga de traducir los resultados ganados por la red en acciones.

Planteamiento del proble- ma

Esta investigación se basa en la de Párraga et al. (2013), quienes construyeron un ente computa- cional capaz de rastrear una nube de feromona generada dentro de un mundo matricial, equivalen- te a cómo lo haría una hormiga robótica. Ellos implementaron un RNA con dos neuronas tipo perceptrón, mediante la cual el insecto reconociera patrones a seguir (nube de feromona), den- tro de un entorno o mundo ma- tricial, limitado a un máximo de 15 filas y 15 columnas, lo que es una restricción drástica del tama- ño, pues proporciona información insuficiente sobre el rendimiento del procedimiento empleado, di- ficultando su evaluación como solucionador.

El ente generado en Párraga et al. (2013), no lleva a cabo una representación fidedigna del comportamiento de una hormiga real, desde el punto de vista de su conducta social y dinámica de rastreo, por tal motivo, pudiera considerarse dicha investigación como ampliable y mejorable.

En esta investigación demos- tramos la habilidad de las RNA simples en el control del compor- tamiento de entes computacio- nales complejos, que emulan el comportamiento real y social de las hormigas, siendo capaces de construir y rastrear caminos óp- timos de feromona que lleven a estas desde su hormiguero hasta alguna fuente de alimento, en un mundo matricial.

Esta investigación se centra en dar por concluida la investiga- ción iniciada en 2013 por Párra- ga et al., al cubrir falencias de la misma, como la falta de com- portamiento social entre agentes durante la generación óptima de caminos de feromona, para de- terminar la eficacia que las RNA tipo perceptrón simple presentan en la construcción de hormigas robóticas.

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El perceptrón simple para el control del comportamiento ...

Metodología

Se implementó la metodología de Diseño Centrada en el Usuario (DCU) (Garret y Mor, 2015), que es idónea para el diseño y construcción del producto software, debido a la escasa actividad encontrada en este apartado del proyecto, en contraste con la labor implementada en el desarrollo de los diferen- tes modelos matemáticos requeridos para la crea- ción de los agentes inteligentes en los que se centra la investigación. Para estos últimos, se recurre a la metodología de Mariño y Primorac (2016), para ge- nerar los modelos y complementar la metodología DCU insertando las fases de ésta dentro de la fase de desarrollo subsiguiente a la culminación satisfac- toria de la metodología anterior, garantizando que para los modelos neurales, se tengan identificados todos los valores de entrada y salida requeridos.

Desarrollo

Fase I. Entender y especificar el contex- to de uso

Se estableció solo una clase de usuarios denominada analista, pues, este software se consigna a la evaluación de resultados para verificar si la simbiosis de técnicas planteadas es viable bajo los términos establecidos y en segundo lugar, se es- tableció una estructura de manejo y com- prensión de resultados, cada analista fue capaz de verificar si los resultados y proce-

sos son convenientes a la resolución de problemas más específicos.

Se establecieron los requerimientos físicos del siste- ma, planteándose la necesidad de presentar como cuerpo principal del sistema un formulario simple, donde el usuario genere las especificaciones pro- pias de los mundos matriciales y establece condi- ciones bajo las cuales se lleven a cabo las pruebas para comprobar el rendimiento de las técnicas neu- ronales, ante las diferentes condiciones que puedan presentarse, representando gráficamente los resul- tados, facilitando la interpretación y evaluación de las soluciones

Fase II. Especificar requisitos

Se representa gráficamente el conjunto de compo- nentes del sistema, organizados por medio de ac- tividades de cardSorting, agrupando el conjunto de necesidades en categorías genéricas.

Se identificaron las necesidades esenciales, en cuanto a interfaz gráfica, con un formulario para la gestión de mundos flexible con una temática y lenguaje descriptivo, y que la presentación de los resultados sea amigable.

Fase III. Producir soluciones de diseño

Etapa iterativa; se evaluaron las necesidades y re- querimientos obtenidos en fases previas, en con- junto con los actores involucrados, lo que permitió realizar cambios y modificaciones antes de desa- rrollar el sistema, reduciendo costos y tiempo. Se desarrolló un prototipo horizontal de alta fidelidad, para generar un modelo de interfaz parecido al de- sarrollado en el software, sin ser definitivo, pues, se encuentra sujeto a cambios.

La primera pantalla del software (Figura 1), es una bienvenida al usuario e invita a la utilización para comprobación de resultados del método ideado.

Asimismo, se muestra un botón de información, donde se comunica sobre la técnica desarrollada, su creación, autor y la idea tras el método.

El menú principal de ejecución para la creación de mundos artificiales y la elaboración de pruebas de rendimiento (Figura 2) es simple, con un panel de ajuste, donde el usuario escoge las características del mundo y el número de hormigas que conforman la colonia. Estos valores se pueden generar de for- ma aleatoria. Seleccionados los valores iniciales se realiza la ejecución.

El panel de ajuste muestra un área de información que denota las acciones llevadas a cabo por cada hormiga durante la ejecución del algoritmo, donde resalta el estado, el cual denota si la hormiga se encuentra en búsqueda de alimento (hambrienta), de regreso al hormiguero (transportando) o si se encuentra aún en fase de exploración. De igual for- ma, muestra información sobre la distancia recorri- da, expresada en función a la distancia lineal entre casillas, esta distancia resalta cuánto ha recorrido la hormiga antes de llegar a un nodo objetivo; es decir, antes de llegar al hormiguero y hacer el de-

Figura 1. Menú inicial de usuario

10 GEOMINAS, Vol. 50, N° 87, abril 2022 pósito de alimento o antes de lle-

gar a la fuente de alimento para recogerlo.

Al finalizar la ejecución del algo- ritmo, se activa el botón (informa- ción), con la cual se da paso a la ventana de información y resulta- dos. Tal como se enmarca en los requerimientos de la fase previa, se muestra los resultados obteni- dos por la ejecución del algorit- mo de forma gráfica (Figura 3), para facilitar su lectura y juzgar de manera fácil cuan idónea es la solución. También se muestra información importante recabada tras la ejecución, como la distan- cia total del camino obtenido en contraste con la distancia lineal que separa los nodos objetivos.

Luego se cierra esta ventana y se prepara el menú de ejecución para una nueva corrida del algo- ritmo.

Fase IV. Evaluación

Se recurrió a reuniones con los distintos usuarios vinculados al desarrollo, para recalcar los ob- jetivos buscados y por medio de una ficha de evaluación, con un formulario básico que refleja si la escogencia del modelo final de interfaz coincide con lo esperado y si la misma cumple con los re- quisitos.

Los factores evaluados en cuanto a la creación del diseño del soft- ware fueron: los gráficos, conte- nido y navegación, que centran la base de un buen diseño. Re- sultando favorable el modelo y usable para el usuario final, quien evaluó el resultado a través de prototipos elaborados en la fase de diseño.

Una vez obtenido el modelo de interfaz idóneo para las nece- sidades establecidas, se cons-

truyen los modelos neurales para el funcionamiento del software, aquí se recurrió a la metodología de Mariño y Pri- morac (2016).

Metodología propuesta por Mariño y Primorac (2016)

Fase I. Análisis

Se buscó comprender el proble- ma, para evaluar las técnicas neurales que puedan dar solu- ción al mismo y cómo puedan ser adaptadas al problema, en tal sentido, se subdivide esta prime- ra fase en las siguientes etapas:

Elección del modelo: un factor principal fue evaluar el compor- tamiento de redes neuronales simples ante problemas comple- jos, disminuyendo el número de modelos seleccionables. Para la selección de este fue evaluado el modelo desarrollado por Párraga et al. (2011), al ser el modelo más parecido a lo requerido, ellos basaron su estructura neural en una red tipo perceptrón básica.

Tras evaluar los distintos ante- cedentes, se toma la opción de desarrollo la RNA tipo perceptrón simple.

Considerando las particularida- des y las diferencias propias que los agentes inteligentes presen- tan frente a los desarrollados por Párraga et al. (2011), se diseñó la arquitectura de la red, apoyándo- se en el modelo abstracto de una neurona artificial, simplificando el modelo respecto al desarrollado por Párraga et al. (2011), redu- ciendo el número de neuronas involucradas a solo una, que se adapta según las entradas re- queridas para la resolución de problemas (Figura 4), lo que se reafirma tras resultados de in- vestigaciones basadas en la de Párraga et al. (2011) con una úni- ca neurona. La figura 4 muestra la red conformada por sensores Figura 2. Menú de ejecución

Figura 3. Pantalla de resultados

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El perceptrón simple para el control del comportamiento ...

de entrada que reciben los patrones de entrada a reconocer o clasificar y una neurona de salida que se ocupa de clasificar los patrones de entrada en dos clases.

Otro cambio importante, respecto al modelo de Pá- rraga et al. (2011), fue brindar mayor flexibilidad a la hora de desechar casillas a seguir por parte de los agentes inteligentes, obteniendo salidas continuas por parte de la RNA, haciendo uso de una función de propagación sigmoidal (1) (tangente hiperbóli- co), de igual forma, se presenta la necesidad de pre procesar los datos a evaluar por la red, con el fin de transformarlos a un rango aceptable por la red, sin necesidad de alterar los valores reales en el mundo.

Estudio del dominio de conocimientos: se planteó la inserción como núcleo para la toma de decisiones de una red neuronal sencilla dentro de un sistema hormiga, que emule el accionar del cerebro del in- secto; sin embargo fue necesario considerar todos y cada uno de los factores que efectúan el compor- tamiento de los agentes, para replicarlos a cabali- dad en el modelo.

Como agentes biológicos, las hormigas basan su sistema de coordinación y comunicación en el uso de feromonas, que permiten la construcción de ca- minos para el transporte de alimento desde alguna fuente de alimentación hasta su hormiguero; sin embargo, como agentes digitales es posible flexi- bilizar este comportamiento con la adición de varia- bles secundarias con un menor peso o importancia en la toma de decisiones, pero que contribuyen a la mejora de la fiabilidad del modelo original. Den- tro del sistema neural desarrollado, estas variables secundarias o de control vienen representadas por la distancia lineal existente entre el hormiguero y la fuente de alimento; sin embargo, para no perder la naturalidad en el modelo, se considera que en con- diciones iniciales ninguno de los agentes conoce la ubicación de la fuente de alimento, por tal motivo inicialmente las hormigas, al igual a como ocurre en el mundo natural, han de vagar de forma aleatoria

hasta encontrar su objetivo. Esto garantiza que el modelo sea apli- cable a la solución de algún otro problema con solo ajustar las ne- cesidades de procesamiento de la RNA

Fase II. Diseño

Actividades para la estructura fi- nal con la que contará la red:

Selección de variables objetivo:

variables cuyo valor da respuesta a la problemática planteada, por tal motivo y recordando que para la resolución final del problema se realizó una ejecu- ción indefinida de veces el procesamiento de datos, por medio de la RNA por cada una de los agen- tes inteligentes desarrollados para la construcción final de caminos óptimos, la selección de variables objetivos se presenta de forma lógica como: factor de escogencia, que permite la clasificación al mo- mento de escoger aquellas casillas del mundo que sean más provechosas para la obtención de una trayectoria óptima, que transporte a los agentes del hormiguero hasta alguna fuente de alimento, este factor se simboliza en el intervalo [-1,1], que repre- senta cuán provechosa puede ser la escogencia de esa casilla en comparación con las demás alterna- tivas. La distancia total del camino construido por los agentes inteligentes, determina si la solución obtenida es o no óptima tras ser comparada con la distancia total lineal existente entre los nodos obje- tivos. Así, puede ser considerado como óptimo el camino cuya longitud se asemeje lo mejor posible a la distancia lineal calculada.

Selección de variables evidenciales: la entrada de datos a la red se define como una disposición por lotes (batch); ya que a pesar de ser un sistema ba- sado en uso de sensores, toda la información para el funcionamiento de la RNA se presenta agrupa- da en los distintos nodos a visitar por las hormigas, que permite el acceso a la información de forma simultánea.

Las variables analizados por la RNA para su corres- pondiente funcionamiento son: la tendencia (bias), elemento constante propio de la red, implementada en mejora de la velocidad de aprendizaje por parte de la red. Por otra parte, se presentan los valores de feromonas y distancia, por medio de los cuales la RNA percibe los valores del mundo en el que se desenvuelven los distintos agentes inteligentes, es- tas variables requieren ser acotadas en un rango similar durante la fase de pre-procesamiento de datos, lo que evita que se genere una saturación durante el cálculo del potencial post-sináptico de la neurona, que conllevaría a aproximaciones erró- neas y por tanto inservibles.

Figura 4. Estructura básica para perceptrón simple (Párraga y otros, 2011)

12 GEOMINAS, Vol. 50, N° 87, abril 2022 Definición de nodos de entrada

y salida: la topología de la red es simple, conformada por una única neurona procesadora, los nodos de entrada se representan por el conjunto de variables evi- denciales (Figura 5).

La figura 5 muestra cómo al tra- tarse de una red conformada por una única neurona, los elemen- tos o nodos de entradas están conformados por las variables evidenciales y la variable objetivo se establece como nodo final.

Diseño del patrón: se determinó el patrón o registro que el mode- lo de RNA emplea en el proce- so de aprendizaje en el dominio de conocimiento elegido para su posterior testeo. Para el entrena- miento de la red, se tomó la regla de aprendizaje clásica de este tipo de redes adaptadas para la implementación de una función de salida (1), lo que conllevó a la asignación de una tasa de tole- rancia de 0,001 que garantiza la convergencia de la red en tiem- po prudencial. La escogencia de esta función se basó en el criterio de cuantificación probabilística de la metaheurística, por lo que se requirió de entradas y salidas reales para el correcto funciona- miento de la RNA.

Fase III. Desarrollo

Abordó el desarrollo de los mo- delos ideados en fases previas, incluido los resultados obtenidos tras la aplicación de la metodolo- gía DCU.

Selección de las herramientas informáticas: la naturaleza del problema hace plantear reque-

rimientos por parte de la RNA precisos, pues de ellos depende la fiabilidad de los resultados y la óptima evaluación de la eficien- cia de la técnica desarrollada. Por tanto, es imprescindible determi- nar, previo al desarrollo de la red,

el planteamiento de requisitos: se im- plementó el lengua- je de programación de propósito gene- ral orientado objeto Java, permitiendo que el desarrollo no estuviera atado a la utilización de un único sistema operativo. Al tratarse de una com- probación en cuanto al funciona- miento y eficiencia de la técnica desarrollada, no se propone hi- pótesis en cuanto al tiempo de respuestas requeridos por la red;

sin embargo, se requiere que el sistema genere una solución en un tiempo prudencial, conside- rando las dimensiones del pro- blema a resolver, pues al tratarse de mundos matriciales se gene- ran miles de casillas explorables que pueden o no ser parte viable de una buena solución, por lo que a mayor dimensión del pro- blema es normal que los tiempos de ejecución se alarguen; sin embargo, estos tiempos no son exagerados.

Antes que la RNA procese los datos es necesario un tratamien- to previo de los datos de entra- da, con el fin de asegurar que los mismos sean adecuados a los requerimientos propios de la red, puesto que hay que conseguir que los datos que le sean pro- porcionados cumplan con ciertas cualidades: buena distribución:

para el caso de la red diseña- da, la distribución de los valores a evaluar por la RNA no com- parten una misma distribución, puesto que los valores previstos a evaluar por los sensores de los agentes son de características distintas. Primero, se usa una distribución totalmente aleatoria en fases iniciales del algoritmo, que representan el andar errático

de las hormigas durante la explo- ración del mundo matricial; sin embargo, esta distribución va va- riando con el tiempo conforme se va estabilizando la construcción de un camino de solución.

Por otra parte, la distribución para el factor de distancia, el cual cuantifica si la casilla evaluada acerca o aleja a la hormiga, se basa en una distribución unifor- me a la que se le asocian valores entre [-1,0] en caso de la casilla alejar a la hormiga del objetivo y asignará valores en un intervalo de [0, 1] en caso contrario. Los valores percibidos por los dis- tintos sensores ubicados en los agentes inteligentes se encuen- tran delimitados a un mismo ran- go. En el caso de las feromonas, este patrón se ve controlado por una delimitación en cada casilla, que no permite que la concentra- ción de las mismas aumente o disminuya más allá del intervalo [-1, 1], siendo controlado además por un proceso de evaporación que se lleva a cabo tras cada iteración realizada, el proceso que controla la evaporación en el mundo se representa por (2):

En (2) se muestra cómo el proce- so de evaporación es proporcio- nal a las dimensiones del mundo (X, Y), para garantizar que los caminos de feromonas formados por las hormigas no sean evapo- rados antes de tiempo o que los caminos poco prometedores per- duren demasiado tiempo y lleven al entorpecimiento del trabajo de las hormigas. Por otra parte, se encuentra el factor de distancia, que se basa en una conversión al rango de valores requeridos de la distancia lineal que separa la casilla evaluada, respecto al ob- jetivo a alcanzar (el hormiguero o la fuente de alimento). Este factor se ve representado por medio de la ecuación (3)

En (3) dt denota la distancia total entre el hormiguero y la fuente de Figura 5. Nodos de entrada y salida de la RNA

diseñada